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土地利用和气候变化下的渭河流域蓝绿水模拟及预估

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土地利用和气候变化下的渭河流域蓝绿水模拟及预估

作者：占杨英长江大学

学位级别：硕士

渭河流域是中国农耕文化重要的发祥地,同时也是牢筑我国主要的粮食生产安全屏障地之一。蓝水是人类生活生产中可直接取用的淡水资源,绿水滋养雨养农业,给粮食生产安全提供巨大支持。研究该流域土地利用变化和气候变化下蓝水和绿水的时... 详细信息

渭河流域是中国农耕文化重要的发祥地,同时也是牢筑我国主要的粮食生产安全屏障地之一。蓝水是人类生活生产中可直接取用的淡水资源,绿水滋养雨养农业,给粮食生产安全提供巨大支持。研究该流域土地利用变化和气候变化下蓝水和绿水的时间和空间变化特征,为黄河流域的水资源分配与循环利用提供了明确思路,有利于加强黄河流域生态保护和促进高质量发展。基于SWAT水文模型模拟土地利用和气候变化下渭河流域的蓝绿水以及预估该流域未来蓝绿水,首先通过固定其他因素,仅改变气候或者土地利用单一要素设置不同情景,定量分析土地利用变化、气候变化和综合两者共同变化分别对渭河流域蓝水、绿水和绿水系数变化的影响;其次基于CA-Markov模型和SDSM模型分别预测渭河流域未来的土地利用和气候;最后将未来的土地利用和气候数据输入调参后的SWAT模型中,模拟渭河流域未来蓝水和绿水产量以及空间分布。主要研究内容及结论如下:(1)根据累积距平法和滑动t检验法分别对1979-2018年渭河流域状头、张家山、华县、林家村和咸阳等水文站的年径流数据进行突变分析,研究结果为渭河流域径流在1993年发生突变。利用研究区的高程数据、土壤分类数据、土地利用数据和气象数据等建立SWAT模型,根据1981-1992年逐月径流数据并采用SUFI-2算法对模型结果进行率定和验证分析,渭河流域所有水文站模拟结果均符合R>0.7、|PBIAS|≤25%、NSE>0.5和RSR≤0.7等模拟标准,说明SWAT模型对于渭河流域具有较好的适用性。(2)以CA-Markov为未来土地利用预测模型,基于1990年和2000年2期土地利用基础数据,通过耦合元胞自动机和马尔科夫链建立分析关系,并模拟得到流域2010年土地利用图,对比分析2010年模拟的土地利用类型图与2010年实测的土地利用类型图的kappa系数为0.86,表明模拟效果较好,说明利用CA-Markov模型在渭河流域的未来土地利用预测上具有较高的可靠性以及适用性,因此可以预测该流域2030年、2060年以及2090年土地利用图。(3)将Can ESM5、MPI-ESM1-2-HR、Nor ESM2-MM输入校准好的SDSM模型中,利用筛选出的预报因子分别预测3个模式的未来气候数据。用泰勒图分析Can ESM5、MPI-ESM1-2-HR、Nor ESM2-MM、MME模式(Can ESM5、MPI-ESM1-2-HR、Nor ESM2-MM模式的平均模式集合)的气温与降水,结果表示MME模式的模拟效果最接近实测值。以MME为预测渭河流域未来气候的模式,在三种排放情景下,流域的降水和气温都呈现增加的趋势,且上升趋势幅度为SSP5-5.8>SSP2-4.5>SSP1-2.6。(4)气候变化对渭河流域蓝水、绿水和绿水系数的变化贡献率分别是94%、86%和54%,土地利用对其变化贡献率分别是6%、14%和46%,故渭河流域蓝水、绿水和绿水系数的变化以气候变化为主要驱动因素。未来渭河流域的蓝水量增多、绿水量增多、绿水系数降低。未来蓝水空间分布呈南多北少、东西多中间少,未来绿水空间分布为东南丰富西北匮乏,未来绿水系数空间分布呈北高南低。

关键词：渭河流域蓝绿水 SWAT模型土地利用变化气候变化

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二元驱动下泾河流域蓝绿水变化归因分析

中国农村水利水电 2022年第12期 93-100,106页

作者：占杨英汤军高贤君杨元维李菲菲长江大学地球科学学院湖北武汉430100

泾河流域地处黄土高原中部,是中国农牧业文明的发祥地之一,研究该流域的蓝绿水变化规律对黄土高原地区的水资源分配和水循环利用提供了重要思路,为最终实现“黄河流域生态保护和高质量发展”总体目标提供保障。基于SWAT(Soil and Water ... 详细信息

泾河流域地处黄土高原中部,是中国农牧业文明的发祥地之一,研究该流域的蓝绿水变化规律对黄土高原地区的水资源分配和水循环利用提供了重要思路,为最终实现“黄河流域生态保护和高质量发展”总体目标提供保障。基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型和SUFI-2算法,首先分析泾河流域典型年份下蓝绿水资源量空间分布差异,其次采取情景设置法,分别固定气候要素和土地利用要素来设置情景,从而定量分析气候变化、土地利用变化等2种驱动因子对泾河流域蓝绿水变化的影响。模拟结果表明:①采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线法确定典型年份:1997年为枯水年、2010年为平水年、2003年为丰水年。②丰水年的蓝绿水量最为丰富:丰水年的蓝水量是枯水年的5.4倍、平水年的1.8倍;绿水量是枯水年的1.4倍、平水年的1.1倍;枯水年的绿水系数最高,丰水年的绿水系数最低。③用Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法和累积距平法3种方法对1979-2019年张家山水文站径流进行突变分析,结果表明1996年是张家山水文站径流的突变年份。④1979-2019年,土地利用变化对泾河流域蓝绿水时空分布影响较小,气候变化下影响较大:蓝水量、绿水量分别增加了1.97、21.48 mm,绿水系数升高了0.52%,两者共同变化作用下与气候变化作用下的蓝绿水变化趋势一致,由此表明气候变化对泾河流域蓝绿水资源量有更强的影响力。

关键词：泾河流域 SWAT模型蓝绿水气候变化土地利用变化

有机--无机共添加增强柔性钙钛矿太阳能电池机械弯曲及环境稳定性能

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无机材料学报 2024年第5期39卷 477-484,I0006,I0007页

作者：陈甜罗媛朱刘郭学益杨英中南大学冶金与环境学院长沙410083 广东先导稀材股份有限公司清远511500 广东省高性能薄膜太阳能材料企业重点实验室清远511517

近年来,钙钛矿太阳能电池发展迅速,其光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经提高到26.1%,但是柔性钙钛矿太阳能电池(Flexible Perovskite Solar Cells,F-PSCs)的机械弯曲和环境稳定性仍然是其商业化的主要障碍。本研究通... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳能电池发展迅速,其光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经提高到26.1%,但是柔性钙钛矿太阳能电池(Flexible Perovskite Solar Cells,F-PSCs)的机械弯曲和环境稳定性仍然是其商业化的主要障碍。本研究通过添加琼脂糖(Agarose,AG)以改善薄膜的质量和结晶性能,系统探究了AG对钙钛矿的作用机理,组装成的F-PSCs的PCE和机械弯曲及环境稳定性能。研究发现当AG添加浓度达到最优值3 mmol/L时,薄膜表面变得更为致密平滑,钙钛矿结晶度和吸光度增加。此时器件的陷阱态密度降到最低,电荷传输电阻低至2191Ω,光电性能达到最佳,PCE由15.17%提升至17.30%。进一步引入TiO2纳米颗粒(0.75 mmol/L),与AG(3 mmol/L)共同作用,可以提供刚性骨架结构,增强钙钛矿层的机械性能和环境稳定性。循环弯曲1500次(半径为3 mm)后,AG/TiO2共添加器件可保持初始PCE的84.73%,远高于空白器件的9.32%;在空气中放置49 d后,该器件仍可保持初始PCE的83.27%,优于空白器件的62.21%。该研究成果为制备高效且稳定的F-PSCs提供了可能性。

关键词：柔性钙钛矿太阳能电池添加剂工程弯曲稳定性环境稳定性

基于课程标准下黔东南州中小学民族民间传统体育纳入课程体系研究

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基于课程标准下黔东南州中小学民族民间传统体育纳入课程体系研究

作者：杨英贵州民族大学

学位级别：硕士

喀斯特生态修复混农林生态产品价值实现与生态产业形成机制

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喀斯特生态修复混农林生态产品价值实现与生态产业形成机制

作者：杨英贵州师范大学

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《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021-2035年）》中指出,应促进自然生态系统质量的整体改善和生态产品供给能力的全面增强。我国喀斯特地区占全国面积的13%,党的十九届五中全会要求科学推进石漠化综合治理。在推进石漠... 详细信息

《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021-2035年）》中指出,应促进自然生态系统质量的整体改善和生态产品供给能力的全面增强。我国喀斯特地区占全国面积的13%,党的十九届五中全会要求科学推进石漠化综合治理。在推进石漠化治理过程中,生态产品的价值实现和生态产业的形成至关重要,对于促进石漠化地区经济发展具有重要意义。针对喀斯特地区植被退化等科学问题和技术需求,根据地理学、生态学、经济学、公共产品等理论,针对喀斯特地区价值核算标准体系尚未形成、生态产品价值实现与生态产业形成机制等科学问题与科技需求。在代表南方喀斯特石漠化的贵州高原山区,选择毕节撒拉溪、清镇红枫湖、关岭-贞丰花江为研究区,在2021-2024年通过对3个研究区调研、数据采集,运用对比分析法、深度访谈法、实验分析法和数理统计法等方法,围绕喀斯特混农林生态产品价值核算、价值实现路径与生态产业形成机制进行研究,阐明喀斯特混农林生态产品价值,揭示生态产品价值实现路径与生态产业形成机制,为喀斯特生态修复混农林产业提供科技参考。（1）构建了喀斯特生态修复混农林产品价值核算方法,运用GEP核算方法,对混农林生态产品实物量和价值量进行核算,结果为:撒拉溪94501.32万元、红枫湖88648.88万元、花江35725.95万元。单位面积混农林生态产品价值比较:撒拉溪研究区（80163.37万元/km2）>红枫湖研究区（64944.47万元/km2）>花江研究区（14667.67万元/km2）。表明石漠化等级越高,混农林生态产品价值量越低,混农林生态产品价值量与石漠化等级呈反比例关系。研究区单位面积混农林物质产品价值量为清镇红枫湖（343.36万元/km2）>关岭-贞丰花江（155.51万元/km2）>毕节撒拉溪（143.77万元/km2）;单位面积混农林调节服务价值量为毕节撒拉溪（80017.15万元/km2）>清镇红枫湖（64596.01万元/km2）>关岭-贞丰花江（14508.85万元/km2）;文化服务价值量为清镇红枫湖（5.10万元/km2）>关岭-贞丰花江（3.31万元/km2）>毕节撒拉溪（2.45万元/km2）。结果表明混农林调节服务价值量随石漠化的加强呈反比例关系,即石漠化等级越高,混农林调节服务价值量越低。（2）提出了喀斯特生态修复混农林生态产品价值实现路径。喀斯特混农林物质产品价值实现路径包括物质产品经营开发、产权明晰、提质增效、品牌构建与市场交易。混农林物质产品主要通过企业、合作社和农户的参与,经过市场交易,经加工成各类产品,完成生态产品的消费与体验。喀斯特混农林调节服务价值实现路径主要通过生态补偿,生态补偿需要确定补偿主体,确定混农林补偿标准和范围,生态补偿的方式主要通过政府和市场进行补偿。而混农林文化服务价值实现路径主要通过旅游开发,通过建立混农林康养项目,开发混农林景点,促进当地的经济发展。（3）揭示了喀斯特生态修复混农林产品价值实现驱动因素,阐明了喀斯特生态修复混农林产品价值实现驱动生态产业的形成机制,创建了喀斯特高原地区混农林生态产业发展模式。从生产者和消费者的角度阐明了喀斯特生态修复混农林生态产品驱动生态产业形成机制,价值实现驱动生态产业形成的机理是生态环境效应、市场需求效应、人力资本效应、技术创新效应和信息平台综合作用的结果。同时,创建了喀斯特地区不同地貌的混农林产业模式:喀斯特高原山地发展“混农林产品+生态补偿”模式,喀斯特高原盆地发展“混农林产品+康养旅游”模式,喀斯特高原峡谷发展“混农林产品+特色产业”模式,因地制宜地开发不同产业模式为喀斯特生态修复混农林产业可持续发展提供参考依据。

关键词：喀斯特混农林生态产品价值实现生态产业形成机制

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变构型微创手术机器人系统设计与实现

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第10期57卷 1030-1043页

作者：孔康代迎凯杨英侃苏赫天津大学机械工程学院天津300350 天津威高德泰医疗科技有限公司天津300308

高性能微创手术机器人有利于实施复杂危难手术,推动微创外科实现高质量发展.在深入分析现有手术机器人特点和临床需求的基础上,提出了一种变构型微创手术机器人系统.基于刚柔混合结构设计了构型可变的手术操作臂,通过构型变换可实现工... 详细信息

高性能微创手术机器人有利于实施复杂危难手术,推动微创外科实现高质量发展.在深入分析现有手术机器人特点和临床需求的基础上,提出了一种变构型微创手术机器人系统.基于刚柔混合结构设计了构型可变的手术操作臂,通过构型变换可实现工作空间的变换,从而提高操作臂的灵活性.手术操作臂采用丝传动结构,针对变曲率丝鞘传动下的张力和弹性伸长量等问题进行了分析,确定了开合关节的丝鞘传动特性.基于刚体和柔性关节运动学,分析了手术操作臂在不同构型下的工作空间,通过调整伸缩关节移动量,实现操作臂工作空间可变功能.此外,设计了与操作臂适配的主手操作臂,该主手配置有两个主从调节关节,以保证主手与从手腕点姿态的一致性.随后,解析了主手与从手关节量之间的映射关系,并建立了基于位姿分离的主从运动映射算法,从而确保了操作舒适性与精准性.最后,研制了物理样机,进行了大工作空间下的刚性测试实验、运动性能、主从运动性能与缝合操作性能评价实验,全面验证了所提出的手术机器人系统的可行性.

关键词：微创手术机器人操作臂主从控制实验研究

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长时序无缝地表温度重建方法研究

遥感技术与应用 2024年第4期 940-951页

作者：鲍瑶杨英宝河海大学地球科学与工程学院

地表温度（Land Surface Temperature, LST）是全球气候变化研究的关键参数。热红外遥感LST产品是获取LST的理想数据源，但目前LST产品存在受云影响导致的大面积缺失，以及有限的时序无法满足历史时期气候变化研究的需求等问题，限制了... 详细信息

地表温度（Land Surface Temperature, LST）是全球气候变化研究的关键参数。热红外遥感LST产品是获取LST的理想数据源，但目前LST产品存在受云影响导致的大面积缺失，以及有限的时序无法满足历史时期气候变化研究的需求等问题，限制了LST产品的深入应用。采用ERA5的累积太阳辐射SOA表征云下LST的变化，结合三种用于LST重建的因子（辐射因子、地形因子和光谱因子），构建了无缝LST的随机森林重建模型，探讨了该模型在云空和时序迁移情形下的重建效果。研究结果表明：（1）将用于LST重建的因子进行重要性排序，地形和辐射因子表现出极高的重要性。构建的LST重建模型有较高的拟合度，R2为0.97,RMSE为1.27 K。（2）重建的云空无缝LST修复了原始LST分布的破碎性。经地面站点LST验证，R2在0.90以上。RMSE在2.67 K～3.15 K。将SOA与地面站点LST的变化趋势进行比较，发现两者表现出良好的连贯性，表明SOA能够充分反映云下LST的变化情况。（3）重建了经时序迁移的无缝LST，对于月时序迁移的LST,R2在0.77～0.96,RMSE在1.35 K～4.02 K。对于年时序迁移的LST,R2在0.86以上，RMSE在2.73 K～3.25 K。结合预测变量的统计图，发现辐射因子受时间迁移的影响较小，光谱因子NDVI随时间迁移发生变化，当用于LST重建的NDVI与用于LST重建模型训练的NDVI的范围相差较大时，重建的LST的精度将降低。本研究能为长时序、无缝的LST重建提供一定的理论支撑。

关键词： LST 重建无缝长时序随机森林

基于热力学模拟的碱激发材料物相演变与耐久性能研究进展

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 725-736页

作者：左义兵廖宜顺杨英姿叶光华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 国家环境保护矿冶资源利用与污染控制重点实验室武汉科技大学武汉430081 武汉科技大学城市建设学院武汉430065 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 代尔夫特理工大学土木与地球科学学院荷兰代尔夫特2628CN

热力学模拟是研究碱激发材料化学反应的有效方法,对于深入研究和探明碱激发材料物相演变规律与耐久性能具有重要意义。本文从热力学模拟的基本原理出发,介绍了碱激发材料的热力学数据库以及热力学模拟方法,分析和总结了热力学模拟在碱... 详细信息

热力学模拟是研究碱激发材料化学反应的有效方法,对于深入研究和探明碱激发材料物相演变规律与耐久性能具有重要意义。本文从热力学模拟的基本原理出发,介绍了碱激发材料的热力学数据库以及热力学模拟方法,分析和总结了热力学模拟在碱激发材料反应机理、侵蚀性介质作用下物相演变规律、耐久性能和原材料组成设计等研究中的应用进展,指出了现阶段碱激发材料领域热力学模拟研究存在的不足并提出了展望,为基于热力学模拟的碱激发材料研究提供理论指导。

关键词：碱激发材料物相演变耐久性能热力学数据库热力学模拟

大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展

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无机材料学报 2024年第5期39卷 457-466页

作者：张慧许志鹏朱从潭郭学益杨英中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学有色金属资源循环利用湖南省重点实验室长沙410083

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(80... 详细信息

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(800 cm^(2))的最高认证PCE已分别提升至26.10%、24.35%、22.40%和18.60%。随着PSCs面积扩大,PCE急剧下降,这主要是因为制备方法的局限性,难以获得高质量的大面积钙钛矿薄膜。实验室器件常采用的旋涂法难以应用到实际生产中,目前大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有刮涂法和狭缝涂布法,但其存在薄膜成核结晶过程难以精确控制等问题。本文从大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法入手,介绍了大面积钙钛矿层成膜机制及薄膜质量提升策略。最后,对未来高PCE、高稳定性的大面积PSCs的制备技术和应用进行了展望,旨在对高性能的大面积PSCs研究提供有益参考。

关键词：钙钛矿薄膜钙钛矿太阳能电池大面积成膜控制综述